Miljøundersøkelser I Ranfjorden 1994-96
Total Page:16
File Type:pdf, Size:1020Kb
RAPPORT LNR 4366-2001 Miljøundersøkelser i Ranfjorden 1994-96 Miljøundersøkelser i Ranfjorden 1994-96 NIVA 4366-2001 Forord Rana Gruber AS har konsesjon for utslipp av avgang fra malmoppredning til Ranfjorden og engasjerte i den forbindelse Norsk institutt for vannforskning (NIVA) for å få gjennomført en undersøkelse av miljø- forholdene i fjorden. Undersøkelser av hydrografi og strømforhold, måling av transmisjon for detektering av partikkelspredning i vannmassene fra malmoppredning, sedimentfelleforsøk og innhenting av sediment for bunnfaunaanalyser ble gjennomført i perioden 1994-96. I tillegg har det vært gjennomført laboratorieforsøk for måling av avgangens sedimentasjonshastighet. Hos Rana Gruber AS har Kjell Strøm vært kontaktperson. Feltarbeidet ble hovedsakelig gjennomført av fagassistent Frank Kjellberg med unntak av ett tokt som forskningsassistent Einar Nygaard hadde ansvaret for. Ved første tokt ble forskningsfartøyet ” Oscar Sund” fra Høyskolen i Bodø benyttet, mens de resterende toktene ble gjennomført med sjarken ”Svein” med skipper Sigbjørn Hammer. Alle kjemiske analyser har vært gjennomført ved NIVAs laboratorium i Oslo. Ved NIVA har følgende hatt ansvar for ulike delprosjekt: Lars G. Golmen (strømmålinger), Kai Sørensen (transmisjonsmålinger), Aud Helland (sedimentfeller og sedimentasjonsforsøk), Brage Rygg (bløtbunnsfauna) og Torbjørn M. Johnsen (prosjektleder, hydrografi og sammenstilling av delrapporter). Bergen, 27. april 2004 Torbjørn M. Johnsen NIVA 4366-2001 Innhold Sammendrag 6 Summary 8 1. Bakgrunn og måleprogram 9 2. Tidligere undersøkelser 11 3. Kvantifisering av utslipp fra Rana Gruber A/S 15 4. Hydrografi 17 4.1 Innledning og målsetning 17 4.2 Metodikk 17 4.3 Resultater 19 4.3.1 Målinger 8. november 1994 19 4.3.2 Målinger 16. desember 1994 19 4.3.3 Målinger 22. januar 1995 23 4.3.4 Målinger 22. mars 1995 24 4.3.5 Målinger 26. april 1995 26 4.3.6 Målinger 21. juni 1995 27 4.3.7 Målinger 26. august 1995 29 4.3.8 Målinger 18. september 1995 31 4.4 Diskusjon 34 5. Transmisjon 35 5.1 Transmisjonsmålinger 35 5.1.1 Metodikk 35 5.2 Vurdering av transmisjonsfordelinger og spredning 38 5.2.1 Tokt 8. november 1994 39 5.2.2 Tokt 15. desember 1994 39 5.2.3 Tokt 25. januar 1995 41 5.2.4 Tokt 22. mars 1995 42 5.2.5 Tokt 26. april 1995 43 5.2.6 Tokt 21. juni 1995 43 5.2.7 Tokt 25. august 1995 43 5.2.8 Tokt 18. september 1995 43 5.3 Diskusjon 48 6. Strøm 49 6.1 Måling av strøm i Ranfjorden 49 6.2 Formålet med målingene 49 6.2.1 Tidligere strømmålinger 49 6.3 NIVAs måleprogram i 1995 50 6.3.1 Måleinstrumenter 50 6.3.2 Måleposisjoner og måleperioder 50 NIVA 4366-2001 6.4 Omtale av måleresultatene 51 6.4.1 Posisjon S1 (ved utslipp av grovfraksjon) 51 6.4.2 Posisjon S2 (ved utslipp av finfraksjon) 54 6.4.3 Posisjon S3 (indre del av djuprenna) 55 6.4.4 Posisjon S4 (ytre del av djuprenna) 56 6.5 Vurderinger 59 7. Sedimentasjonsforsøk 60 7.1 Innledning og målsetting 60 7.2 Metode 60 7.2.1 Sedimenteringsforsøk 60 7.3 Resultater og diskusjon 60 7.3.1 Sedimentasjon, eksperimentelle forsøk 60 7.3.2 Avgangspartikler 61 7.3.3 Partikler i sjøvannsprøver og elvevannsprøver 61 7.3.4 Vurdering av sedimentasjonshastighet og spredning 63 8. Sedimentfeller/Sedimentkarakteristikk 64 8.1 Innledning og målsetting 64 8.2 Feltarbeid og metode 64 8.3 Resultater og diskusjon 66 8.3.1 Sedimentasjon 66 8.3.2 Kjemisk sammensetning 68 8.4 Konklusjoner 71 9. Bløtbunn 72 9.1 Tidligere bløtbunnsundersøkelser i Ranfjorden 72 9.2 Formålet med bløtbunnsundersøkelsene i 1994-1996 72 9.3 Materiale og metoder 73 9.4 Resultater 74 9.4.1 Sedimenter 74 9.4.2 Fauna 77 9.5 Diskusjon 80 9.5.1 Tilstand og utvikling 80 10. Henvisninger 81 Vedlegg A. Metodebeskrivelse for de kjemiske analysene av sedimenterende materiale 84 A.1. Metode for metallanalyser 84 A.2. Metode for analyse av totalorganisk karbon og total nitrogen 84 Vedlegg B. Bunnfaunatabeller 85 NIVA 4366-2001 Sammendrag Ranfjorden har vært resipient for en rekke industribedrifter med lokalisering i Mo i Rana. En av disse er Rana Gruber AS som gjennom avgang fra malmoppredning har tilført fjorden betydelige mengder partikulært materiale. Gjennomsnittlig avgang er redusert fra 1,8 mill. tonn/år for årene 1980-88 til 0,9 mill. tonn/år for perioden 1995-97. På grunn av redusert produksjon ved Rana Grubers uttak på Storforshei forventes en ytterligere reduksjon av avgang til 0,55 mill. tonn/år. I Ranfjordens indre del er det et permanent brakkvannslag som varierer i tykkelse og utstrekning avhengig av vannføringen i Ranaelva. Overflatetemperaturen er lav gjennom hele året fordi den påvirkes sterkt av elvevannets temperatur. Lav salinitet (saltholdighet) og temperatur i overflatelaget gjennom hele året skapet stabilitet i vannmassene og dermed liten vertikal omrøring i øvre del av vannsøylen. Transmisjonsmålinger (målt som totalt svekningskoeffisient (c660)) har vist at partikler fra avgangen innlagres hovedsakelig i 2 sjikt (20-30 m og 40-50 m). Innerst i fjorden ble det også tidvis funnet økt partikkelkonsentrasjon ned mot bunnen. Høye konsentrasjoner i overflaten var forårsaket av partikkeltilførsler fra Ranaelva. Partikkelpåvirkning fra avgangen fra malmoppredningen ble påvist 1- 2 km fra utslippspunktet. Omregning fra total svekningskoeffisient til totalt suspendert materiale (TSM) har vist at partikkelkonsentrasjonen kan komme opp i 20 mg TSM/l, og at konsentrasjoner i området 5-10 mg TSM/l var vanlige. Strømmålinger på 12-15 m dyp på utslippsstedet for avgangens finfraksjon viste at strømmen i dette sjiktet hovedsakelig har retning mot nord eller nordøst. Ved 15 m dyp på utslippsstedet for grovfraksjon var det vekslende strømretning, men med en overvekt av strøm i nordlig eller nordvestlig retning. Den innoverrettede strømmen er sannsynligvis en kompensasjonsstrøm generert av Ranaelva. I dyprennen mellom utslippsstedene for fin- og grovfraksjon vekslet bunnstrømmen mellom å være utover- og innoverrettet, men med en overvekt av utoverrettet strøm. Strømmen i dyprennen var sterkere påvirket av tidevann enn tilfellet var for strømbildet høyere oppe i vannsøylen, og under episoder med sterk strøm var strømretningen hovedsakelig rettet utover. Eksperimentelle sedimentasjonsforsøk med 40 og 60% fortynnet avgang i 1,10 m høye rør viste at turbiditeten avtok raskt til å begynne med og for så å avta langsommere og langsommere. For fortynnet finfraksjon tok det 5 timer før turbiditeten var redusert med ca. 75%, mens det tok 2 døgn før turbiditeten var på bakgrunnsnivå. For fortynnet grovfraksjon var tilsvarende tider henholdsvis 1 time og 1 døgn. Sedimentasjonsforsøk med sjøvann fra 25 m dyp og elvevann viste at turbiditeten ble redusert mye raskere i sjøvann enn i elvevann – noe som viser at partiklene hadde helt forskjellige egenskaper i sjø- og ferskvann. Materialet fanget opp i sedimentfeller på 490 m dyp ved Bustneset var forskjellig fra materialet i sedimentfeller høyere oppe i vannmasser ved at innholdet av jern var høyere og innholdet av organisk karbon var lavere – noe som er karakteristisk for avgangsmateriale fra malmoppredningen. Stor mengde materiale fanget opp i sedimentfeller 10 m over bunnen indikerer avgangsmaterialet sannsynligvis transporteres utover fjorden som en suspensjonstrøm. Beregninger med utgangspunkt i en fluks på 50 g suspendert materiale/m2/døgn tilsier at ca. 50% av avgangen fra Rana Grubers utslipp i den indre delen av fjorden transporteres ut forbi Bustneset. Gruveavgang preger hele Ranfjordsystemet, også ytre del og Sørfjorden. Påvirkningen er mest markert i Nordrana. Avgangen, som består av mineralpartikler, tynner ut det organiske materialet i sedimentet. Bløtbunnsfaunaens artsmangfold er lavere i Nordrana enn ellers i fjordsystemet. Individtettheten er imidlertid høyere. Dette kan skyldes økt næringstilgang fra organiske fragmenter av både marin 6 NIVA 4366-2001 opprinnelse og fra land. Det var en noe rikere fauna i Sørfjorden i 1996 enn i 1994. Det er usikkert om dette skyldes mindre forurensningsbelastning. Ikke på noen av stasjonene ble det registrert endringer som kunne settes i sammenheng med økt forurensning. 7 NIVA 4366-2001 Summary Title: Environmental investigation of Ranfjorden 1994-96 Year: 2004 Author: Johnsen, T.M., L.G. Golmen, A. Helland, B. Rygg & K. Sørensen Source: Norwegian Institute for Water Research, ISBN No.: ISBN 82-577-4003-9 Ranfjord has for a long time been recipient for industrial waste from several industrial companies located in Mo i Rana. One of the companies is Rana Gruber AS which has discharges from treatment of ore resulting in large quantities of inorganic particles. Average discharge is reduced from 1.8 millions of tonnes pr year for the period 1980-88 to 0.9 millions of tonnes pr year for 1995-97. As a result of reduced production at the mine at Storforshei the discharge is expected to drop to 0.55·106 t/yr. In the inner part of Ranfjord there is a permanent layer of brackish water caused by the river Ranaelva. Low temperature and salinity in the surface water creates high stability preventing vertical mixing of upper part of the water column. Measurements of attenuation (attenuation coefficient at 660 nm) showed particles from the discharge at two layers (20-30 m and 40-60 m). Particles were found 1-2 km from the discharge points. Measurements of water currents at 12-15 m depth at the discharge points showed mainly water movements towards the north (between north-east and north-west). In the deep channel between the discharge points there was an in- or outgoing tidal influenced water current. In periods with high velocities the current was mainly outgoing. Sedimentation experiments in the laboratory with 40-60%-diluted discharge initially showed rapid reductions of turbidity, but the reductions slowed down gradually reaching background levels after 48 hours for the fine fraction and after 24 hours for the coarse fraction.